1、第三章 SDH 技術及其結構特點3.1SDH 技術的幀結構3.11SDH 的幀結構SDH 傳輸網的一個關鍵功能是要對支路信號進行同步和數字服用和交叉連接。SDH 幀結構必須適應這些功能要求，同時也希望支路信號在一幀內呈現均勻地、有規律的排列。這樣便于實現支路低速信號的分/插、復用和交換，說到底就為了方便的從高速 SDH 信號中直接上/下低速支路信號。鑒于此，ITU-T 規定了 STM-N 的幀是以字節（8bit）為單位的矩形塊狀幀結構，如圖3-1 所示。從圖 3-1 看出 STM-N 的信號是 9 行 X270XN 列的幀結構。此處的 N 與 STM-N 的 N 相一致，取值范圍：1,4,16

2、,64，表示此信號由 N 個 STM-1 信號通過字節間插復用而成。由此可知，STM-1 信號的幀結構是 9 行 X270 列的塊狀幀，由上圖看出，當 N 個 STM-1 信號通過字節間插復用成 STM-N 信號時，僅僅是將 STM-1 信號的列按字節間插復用，行數恒定為 9 行。SDH 的矩形幀在光纖上傳輸時是成鏈傳輸的，在光發送端經并/串轉換成鏈狀結構進行傳輸，而在光接收端經串/并轉換成矩形塊狀進行處理.SDH 信號幀傳輸的原則是：幀結構中的字節（8bit）從左到右，從上到下一個字節一個字節（一個比特一個比特）的傳輸，傳完一行再傳下一行，傳完一幀再傳下一幀。如此一幀一幀地傳輸，每秒可傳 8

3、000 幀。SDH 的幀頻率為 8000 幀/秒，那么該字節的比特速率為 8000*8bit=64kb/s.這里需要注意到的是：幀周期的恒定是 SDH 信號的一大特點，任何級別的 STM-N 幀它的幀頻都是8000 幀/秒。由于幀周期的恒定使 STM-N 信號的速率有其規律性。例如 STM-4 的傳輸數速恒定的等于STM-1 信號傳輸數速的 4 倍，STM-16 恒定等于 STM-4 的 4 倍，等于 STM-1 的 16 倍。SDH 信號的這種規律性使高速 SDH 信號直接分/插出低速 SDH 信號成為可能，特別適用于大容量的傳輸情況。從圖 3-1 中看出，STM-N 的幀結構由 3 部分組

4、成：段開銷，包括再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH）;管理單元指針（AU-PTR）;信息凈負荷（payload）。下面我將介紹這三大部分的功能。（1）斷開銷在 SDH 幀結構中，段開銷（SOH）是為了保證信息凈負荷正常、靈活傳送所必須附加的供網絡運行、管理和維護（OAM）使用的字節。斷開銷被分配在 STM-N 幀中的第 1 至第 9*N 列，第 1 行至第 3 行和第5 行至第 9 行.每個 SDH 幀中斷開銷共有 8*8*9*N=576*N 個比特，豐富的斷開銷為 SDH 系統強大的智能化網絡管理功能提供了良好的基礎段開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH）,分別對

5、相應的段層進行監控。我們講過段其實也相當于一條大的傳輸通道，RSOH 和 MSOH 的作用也就是對這一條大的傳輸通道進行監控。第 1 行至第 3 行為再生段開銷，監控的是整個 STM-N 的傳輸特性,既可在再生器接入又可在終端設備接入；第 5 行至第 9 行為復用斷開銷，監控的是 STM-N 中每一個 STM-1 的性能情況，它只能在終端設備中街，在再生器終將被透明傳輸.舉個簡單的例子，若光纖上傳輸的是 2.5G 信號，那么，RSOH 監控的是 STM-16 整體的傳輸性能，而 MSOH 則是監控 STM-16 信號中每一個 STM-1 的性能情況。（2）信息凈負荷信息凈負荷（payload）

6、是在 STM-N 幀結構中存放將由 STM-N 傳送的各種信息碼塊的地方。這些信息碼塊（低速彳 t 號）在傳輸之前先被 SDH 打包并裝入一系列大小不同的標準容器，再按一定幀序列裝入STN-N 幀內.信息凈負荷區相當于 STM-N 這輛運貨車的車箱，車箱內裝載的貨物就是經過打包的低速信號一一待運輸的貨物。為了實時監測貨物（打包的低速信號）在傳輸過程中是否有損壞，在將低速信號打包的過程中加入了監控開銷字節一一通道開銷（POH）字節。POH 作為凈負荷的一部分與信息碼塊一起裝載在 STM-N 這輛貨車上在 SDH 網中傳送，它負責對打包的貨物（低速信號）進行通道性能監視、管理和控制（有點兒類似于傳

7、感器）。（3）管理單元指針（AU-PTR）管理單元指針位于 STM-N 幀中第 4 行的 9XN 歹 U,共 9XN 個字節， 是指一種指示符用來指示信息凈負荷的第一個字節在 STM-N 幀內的準確位置，以便收端能根據這個位置指示符的值（指針值）正確分離信息凈負荷。指針是 SDH 實現同步復用的重要手段。由于低速支路信號在高速 SDH 信號幀中的排列具有規律性，因此只要根據指針找到信息靜負荷區的第一個字節的位置，就可以根據支路信號擺放位置的規律性直接分插出所需支路信號。引入指針可使 SDH 在準同步數字環境中完成同步和 STM-N 信號的幀定位。3.12 段開銷字節安排及字節功能為與傳輸媒質有

8、關的特征字節（暫用）；x 為國內使用保留字節；*X 為不擾碼字節；所有未標記字節待將來國際標準確定（與媒質有關的應用，附加國內使用和其他用途）STM-N 幀的段開銷字節示意圖1 定幀字節 A1 和 A2在 SDH 的幀結構中，信號以一幀一幀德形式，按照從左到右，從上到下方式的規律傳輸的。定幀字節 A1 和 A2 的作用是識別一幀的起始位置，以區分幀，即實現幀同步。2 再生段蹤跡字節：J0在 SDH 網絡中，為了檢驗再生段、信號源端和信號宿端是否按照要求機型連接，引入的再生段蹤跡字節。該字節被用來重復地發送段接入點標識符，以便使接收端能據此確認與指定的發送端處于持續連接狀態。J0 字節還有一個用

9、法， 在 STM-N 幀中每一個 STM-1 幀的 J0 字節定義為 STM 的標識符 C1,用來指示每個 STM-1 在 STM-N 中的位置指示該 STM-1 是 STM-N 中的第幾個 STM-1（間插層數）和該 C1 在t系STM-1 幀中的第幾列（復列數），可幫助 A1、A2 字節進行幀識別。3 數據通信通路（DCC）字節：D1-D12用于 OAM 功能的數據信息一一下發的命令，查詢上來的告警性能數據等，是通過 STM-N 幀中的D1-D12 字節傳送的。也就是說用于 OAM 功能的相關數據是放在 STM-N 幀中的 D1-D12 字節處，由 STM-N 信號在 SDH 網絡上傳輸的

10、。這樣 D1-D12 字節提供了所有 SDH 網元都可接入的通用數據通信通路，作為嵌入式控制通路（ECC）的物理層，在網元之間傳輸操作、管理、維護（OAM）信息，構成 SDH 管理網（SMN）的傳送通路。其中，D1-D3 是再生段數據通路字節（DCCR）,速率為 3X64kbit/s=192kbit/s,用于再生段終端間傳送OAM 信息；D4-D12 是復用段數據通路字節 （DCCM） ,共 9x64kbit/s=576kbit/s,用于在復用段終端間傳送 OAM 信息。DCC 通道速率總共 768kbit/s,它為 SDH 網絡管理提供了強大的通信基礎。4 公務聯絡字節：E1 和 E2A1

11、A1A1 A2 A2 A2 J0*X*XB1AE1AF1XXD1AAD2AD3管理單元指針B2 B2B2 K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D12S1M1EE2XX9行9列RSOHMSOHE1 和 E2 分別提供一個 64kbit/s 的公務聯絡語聲通道，語音信息放于這兩個字節中傳輸，供維護人員通過電話進行公務聯絡。E1 屬于 RSOH,用于再生段的公務聯絡；E2 屬于 MSOH,用于終端間直達公務聯絡。例如網絡如下：終端復用器再生器再生器終端復用器圖2-1網絡示意圖5 使用者通路字節：F1提供速率為 64kbit/s 數據/語音通路，保留給使用者（通常指網絡提供者）用于特定維護目的

12、的臨時公務聯絡。6 比特間插奇偶校驗 8 位碼 BIP-8:B1這個字節就是用于再生段層誤碼監測的（B1 位于再生段開銷中）。B1 字節的工作機理是：發送端對本幀（第 N 幀）加擾后的所有字節進行 BIP-8 偶校驗，將結果放在下一個待擾碼幀（第 N+1 幀）中的 B1 字節；接收端將當前待解擾幀（第 N 幀）的所有比特進行 BIP-8 校驗，所得的結果與下一幀（第 N+1 幀）解擾后的 B1 字節的值相異或比較，若這兩個值不一致則異或有 1出現，根據出現多少個 1,則可監測出第 N 幀在傳輸中出現了多少個誤碼塊。7 比特間插奇偶校驗 NX24 位的（BIP-N*24）字節：B2B2 字節用于

13、復用段誤碼檢測，B2 的工作機理與 B1 類似。B1 字節是對整個 STM-N 幀信號進行傳輸誤碼檢測的，一個 STM-N 幀中只有一個 B1 字節，而 B2 字節是對 STM-N 幀中的每一個 STM-1 幀的傳輸誤碼情況進行監測，STM-N 幀中有 N3 個 B2 字節，每三個B2 對應一個 STM-1 幀。檢測機理是發端 B2 字節對前一個待擾的 STM-1 幀中除了 RSOH（RSOH 包括在 B1 對整個 STM-N幀的校驗中了）的全部比特進行 BIP-24 計算，結果放于本幀待擾 STM-1 幀的 B2 字節位置。收端對當前解擾后 STM-1 的除了 RSOH 的全部比特進行 BI

14、P-24 校驗，其結果與下一 STM-1 幀解擾后的 B2 字節相異或，根據異或后出現 1 的個數來判斷該 STM-1 在 STM-N 幀中的傳輸過程中出現了多少個誤碼塊。可檢測出的最大誤碼塊個數是 24 個。8 自動保護倒換（APS）通路字節：K1、K2（b1-b5）這兩個字節用作傳送自動保護倒換（APS）信令，用于保證設備能在故障時自動切換，使網絡業務恢復一一自愈，用于復用段保護倒換自愈情況。9 復用段遠端失效指示（MS-RDI）字節：M1M1 是個對告的信息，由收端（信宿）回送給發端（信源），M1 字節內容為接收端由 B2碼所檢測出的誤塊數，以便發送端據此了解收端收信誤碼情況。10 同步

15、狀態字節：S1（b5-b8）不同的比特圖案表示 ITU-T 的不同時鐘質量級別，使設備能據此判定接收的時鐘信號的質量，以此決定是否切換時鐘源，即切換到較高質量的時鐘源上。S1（b5-b8）的值越小，表示相應的時鐘質量級別越高。11 復用段遠端誤碼塊指示（MS-REI）字節：M1這是個對告信息，由接收端回發給發送端。M1 字節用來傳送接收端由 BIP-NX24（B2）所檢出的誤塊數，以便發送端據此了解接收端的收信誤碼情況。12 與傳輸媒質有關的字節：字節專用于具體傳輸媒質的特殊功能，例如用單根光纖做雙向傳輸時，可用此字節來實現辨明信號方向的功能。13 國內保留使用的字節：x所有未做標記的字節的用

16、途待由將來的國際標準確定。以上介紹了 SDH 幀結構中所具有的完整 SOH 定義、功能和應用。在某些場合，可以采用簡化功能，即只選擇其中的部分開銷字節。3.2SDH 的復用和映射3.21 復用SDH 的復用包括兩種情況：一種是低階的 SDH 信號復用成高階 SDH 信號；另一種是低速支路信號（例如 2Mb 讓/s、34Mbit/s、140Mbit/s）復用成 SDH 信號 STM-N。傳統的將低速信號復用成高速信號的方法有兩種：1 比特塞入法（又叫做碼速調整法）這種方法利用固定位置的比特塞入指示來顯示塞入的比特是否載有信號數據，允許被復用的凈負荷有較大的頻率差異（異步復用）。它的缺點是因為存在

17、一個比特塞入和去塞入的過程（碼速調整），而不能將支路信號直接接入高速復用信號或從高速信號中分出低速支路信號，也就是說不能直接從高速信號中上/下低速支路信號， 要一級一級的進行。 這種比特塞入法就是 PDH 的復用方式。2 固定位置映射法這種方法利用低速信號在高速信號中的相對固定的位置來攜帶低速同步信號，要求低速信號與高速信號同步，也就是說幀頻相一致。它的特點在于可方便的從高速信號中直接上/下低速支路信號，但當高速信號和低速信號間出現頻差和相差（不同步）時，要用 125ds（8000 幀/秒）緩存器來進行頻率校正和相位對準，導致信號較大延時和滑動損傷。從上面看出這兩種復用方式都有一些缺陷，比特塞

18、入法無法直接從高速信號中上/下低速支路信號；固定位置映射法引入的信號時延過大。SDH 網的兼容性要求 SDH 的復用方式既能滿足異步復用（例如：將 PDH 信號復用進 STM-N）,又能滿足同步復用（例如 STM-1-STM-4）,而且能方便地由高速 STM-N 信號分/插出低速信號，同時不造成較大的信號時延和滑動損傷，這就要求 SDH 需采用自己獨特的一套復用步驟和復用結構。在這種復用結構中，通過指針調整定位技術來取代 125ds 緩存器用以校正支路信號頻差和實現相位對準，各種業務信號復用進 STM-N 幀的過程都要經歷映射（相當于信號打包）、定位（相當于指針調整）、復用（相當于字節間插復用

19、）三個步驟。ITU-T 規定了一整套完整的復用結構（也就是復用路線），通過這些路線可將 PDH 的 3個系列的數字信號以多種方法復用成 STM-N 信號。ITU-T 規定的復用路線如圖從圖中可以看到此復用結構包括了一些基本的復用單元：C容器、VC虛容器、TU支路單元、TUG支路單元組、AU管理單元、AUG管理單元組，這些復用單元的下標表示與此復用單元相應的信號級別。在圖中從一個有效負荷到 STM-N 的復用路線不是唯一的，有多條路線（也就是說有多種復用方法）。例如：2Mbit/s 的信號有兩條復用路線，也就是說可用兩種方法復用成 STM-N 信號。注意：8Mbit/s 的 PDH 信號是無法復

20、用成 STM-N 信號的。盡管一種信號復用成 SDH 的 STM-N 信號的路線有多種，但是對于一個國家或地區則必須使復用路線唯一化。我國的光同步傳輸網技術體制規定了以 2Mbit/s 信號為基礎的 PDH系列作為 SDH 的有效負荷，并選用 AU-4 的復用路線，其結構見圖所示。我國的 SDH 基本復用映射結構3.22 映射映射是一種在 SDH 網絡邊界處（例如 SDH/PDH 邊界處），將支路信號適配進虛容器的過程。像我們經常使用的將各種速率（140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s）信號先經過碼速調整，分別裝入到各自相應的標準容器中，再加上相應的低階或高階的通道開銷，形成各自

21、相對應的虛容器的過程。為了適應各種不同的網絡應用情況，有異步、比特同步、字節同步三種映射方法與浮動 VC 和鎖定 TU 兩種模式。1 映射方法（1）異步映射異步映射對映射信號的結構無任何限制（信號有無幀結構均可），也無需與網絡同步（例如 PDH 信號與 SDH 網不完全同步）。利用碼速調整將信號適配進 VC 的映射方法。在映射時通過比特塞入將其打包成與 SDH 網絡同步的 VC 信息包，在解映射時，去除這些塞入比特，恢復出原信號的速率，也就是恢復出原信號的定時。因此說低速信號在 SDH網中傳輸有定時透明性，即在 SDH 網邊界處收發兩端的此信號速率相一致（定時信號相一致）。此種映射方法可從高速

22、信號中（STM-N）中直接分/插出一定速率級別的低速信號。（2）比特同步映射此種映射是對支路信號的結構無任何限制，但要求低速支路信號與網同步，無需通過碼速調整即可將低速支路信號打包成相應的 VC 的映射方法。原則上講此種映射方法可從高速信號中直接分/插出任意速率的低速信號，因為在STM-N 信號中可精確定位到 VC,由于此種映射是以比特為單位的同步映射，那么在 VC 中可以精確的定位到你所要分/插的低速信號具體的那一個比特的位置上，這樣理論上就可以分/插出所需的那些比特，由此根據所需分/插的比特不同，可上/下不同速率的低速支路信號。異步映射將低速支路信號定位到 VC 一級后就不能再深入細化的定位了， 所以拆包后只能分出 VC 相應速率級別的低速支路信號。比特同步映射類似于將以比特為單位的低速信號（與網同步）進行比特間插復用進 VC 中，在 VC 中每個比特的位置是可預